Способ получения адамантан-2-она

 

Способ получения адамантан-2-она окислением адамантана концентрированной серной кислотой или с добавкой каталитических количеств серного ангидрида. Окисление ведут до отсутствия в реакционной массе адамантата и промежуточно образующегося адамантанола. По окончании реакции реакционную массу выливают на лед, нейтрализуют щелочным агентом, адамантанон отгоняют с паром, отфильтровывают, из водного фильтрата экстрагируют органическим растворителем дополнительное количество адамантанона. Способ позволяет повысить выход и улучшить качество целевого продукта, удлинить срок эксплуатации оборудования и улучшить экологию. 1 с. и 7 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается способа получения адамантанона, являющегося промежуточным продуктом для синтеза лекарственных препаратов, таких как бромантан, кемантан и др.

Известен способ получения адамантанона окислением адамантана концентрированной серной кислотой при температуре 70 - 82^oC [1 - 3] по .

Реакцию ведут до содержания 2 - 3% адамантанола (промежуточного продукта синтеза) в реакционной массе. По окончании реакции массу выливают на лед. Из полученной кислой реакционной массы отгоняют с паром целевой продукт. Адамантанон отфильтровывают, сушат и получают продукт с выходом 45%, с содержанием основного вещества 95%, кроме того, в нем содержится до 5% промежуточного адамантанола.

Одним из недостатков этого способа является сложность аппаратурного оформления и трудность воспроизведения этого синтеза в промышленном масштабе из-за того, что перегонка с паром адамантанона из кислой массы сопровождается выделением огромного количества окислов серы, что приводит к катастрофической коррозии аппаратуры и трубопроводов, изготовленных даже из титана.

Другим недостатком этого способа выделения является также потеря дефицитного и дорогостоящего адамантанона из-за неполной отгонки с паром. Это объясняется тем, что адамантанон образует с кислотами легко растворимые в воде комплексы, что затрудняет его полную отгонку.

Кроме того, по указанному способу адамантанон получается недостаточной степени чистоты, потому что реакцию оканчивают при содержании в ней 2 - 3% промежуточного адамантанола, который отгоняется с паром вместе с целевым продуктом. Для получения чистого адамантанона авторы прототипа применяют или хроматографическую очистку продукта или выделенный адамантанон подвергают повторному окислению серной кислотой. Все это приводит к усложнению технологического процесса и аппаратурного его оформления, увеличению отходов производства и потере целевого продукта.

Целью настоящего изобретения является разработка способа получения адамантанона высокой степени чистоты с содержанием основного вещества не менее 99%, увеличение его выхода, снижение коррозионных свойств реакционной массы при перегонке с паром и, как следствие, продление срока эксплуатации оборудования, улучшение экологии при производстве адамантанона.

Поставленная цель достигается тем, что окисление адамантана ведут в концентрированной серной кислоте или с добавкой в ней каталитических количеств олеума до отсутствия исходного и промежуточных продуктов в реакционной массе. Для определения конца реакции применяют метод ГЖХ.

По окончании реакции массу фильтруют, выливают на лед и нейтрализуют щелочными агентами. Адамантанон отгоняют с паром и отфильтровывают его из водного раствора. Водные маточные растворы, полученные после фильтрации адамантанона экстрагируют органическим растворителем, который упаривают и получают дополнительное количество целевого продукта. Суммарный выход адамантанона 57 - 78%. Содержание основного вещества не менее 99%.

Ниже приведена схема получения адамантанона по заявляемому способу .

Чистота получаемого по этому методу адамантанона подтверждена элементным анализом, данными ИК-, ЯМР-спектроскопии, а также методами ТСХ и ГЖХ анализа. Образующийся при нейтрализации реакционной массы сульфат аммония (после отгонки адамантанона) может быть использован в качестве минерального удобрения.

Заявляемый способ позволяет за счет применения катализатора повысить производительность процесса, позволяет получать адамантанон с высокой степенью чистоты и хорошим выходом, увеличенным временем эксплуатации оборудования и повышенной экологической безопасностью. Предлагаемый метод опробован на промышленном оборудовании.

Заявляемый способ иллюстрируется конкретными примерами.

Пример 1. В реактор емкостью 20 л загружают 2,6 кг адамантана 15,6 л конц. серной кислоты, нагревают при перемешивании до температуры 76 - 78^oC и выдерживают 30 ч до полного протекания реакции (отсутствие адамантана и адамантанола в реакционной массе по данным ГЖХ). Массу охлаждают до 20^oC, затем выливают на 34 л охлажденной до 4 - 0^oC воды. В полученную массу прибавляют 30 л конц. аммиака с такой скоростью, чтобы время прибавления не превышало 4 - 5 ч. Прибавление аммиака ведут до полной нейтрализации (до pH 6 - 7). Адамантанон отгоняют с паром из полученной реакционной массы. Осадок адамантанона отфильтровывают из водных погонов и высушивают на воздухе. Фильтрат, полученный после фильтрации, экстрагируют хлороформом до полного извлечения из него целевого продукта. Растворитель упаривают и получают дополнительное количество адамантанона. Общий выход адамантанона 1,66 кг (57%). Температура плавления 286 - 288^oC. Содержание основного вещества 99,5%. В ИК-спектре (табл. KBr) имеются характеристические полосы, присущие адамантановому циклу в области 2850 - 2920 см^-1, а также при 1450, 1350, 1310, 1293, 1236, 1058, 880, 465 см^-1, полоса карбонильного поглощения наблюдается в области 1720 см^-1.

ЯМР-спектры: ¹H(CDCl₃) сигнал при 2,05 м.д. (12H) и при 2,53 м.д. (2H); ¹³C (CDCl₃): 27,45 м.д. - C₅, C₇, д, CH; 36,30 м.д. - C₆, т, CH₂; 39,25 м.д. - C₄, C₈, C₉, C₁₀, т, CH₂; 46,97 м.д. - C₁, C₃, д. CH; 218,42 м.д., - C₂, с, C=O.

Пример 2. Смесь 2,6 кг адамантана, 13 л конц. серной кислоты и 0,5 л 20% олеума выдерживают при 60 - 70^oC, при перемешивании до отсутствия адамантана и адамантанола в реакционной массе (время выдержки 10 ч.).

Обработку реакционной массы и выделение адамантанона проводят аналогично примеру 1. Получают белый кристаллический адамантан-2-он с т.пл. 286 - 287^oC и выходом 68% (1,9 кг).

Пример 3. Адамантанон получен с выходом 60,6% (1,74 кг) аналогично примеру 1, с тем отличием, что нейтрализацию кислой массы проводят 20%-ным водным раствором щелочи. Температура плавления адамантанона, полученного этим способом идентична т. пл. адамантанона из примера 1.

Пример 4. Из 2,6 кг адамантана и 15 л конц. серной кислоты, аналогично примеру 1, при нейтрализации кислой массы водным раствором карбоната щелочного металла до pH 7 выделено 1,7 кг адамантанона, что составило 60,2% от теории.

Пример 5. Получение адамантанона проводили аналогично примеру 1. В качестве растворителя для экстракции применяли хлористый метилен. Выход адамантанона - 1,77 кг (62,8%).

Пример 6. Адамантанон получен аналогично примеру 1 с выходом 56,8% (1,6 кг), с применением в качестве растворителя для экстракции толуола.

Пример 7. Адамантанон получен аналогично примеру 1 ч добавлением при окислении каталитических количеств нитрита калия (2% от веса адамантана); время реакции 8,5 ч. Выход адамантанона составил 2,2 кг, 78%.

Пример 8. Адамантанон получают аналогично примеру 1 с добавлением в качестве катализатора нитрита натрия в количестве 2% от взятого в реакцию адамантана. Время реакции - 9,5 ч, выход адамантанона 76,95%.

Формула изобретения

1. Способ получения адамантан-2-она окислением адамантана концентрированной серной кислотой при 60 - 85^oС и выделением целевого продукта отгонки с паром, отличающийся тем, что окисление адамантана ведут в присутствии катализатора до полного отсутствия в реакционной массе исходного адамантана и промежуточно образующегося адамантанола, разбавленную реакционную массу перед отгонкой с паром нейтрализуют щелочным агентом и экстрагируют органическим растворителем водный раствор, полученный после фильтрации целевого продукта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окисление адамантана серной кислотой ведут в присутствии каталитических количеств серного ангидрида.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление ведут в присутствии каталитических количеств нитрита калия или натрия.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента применяют гидроокись аммония - аммиак.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента применяют гидроокиси щелочных или щелочноземельных металлов.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента применяют карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растворителя для экстракции применяют хлорсодержащие углеводороды, такие как хлористый метилен, хлороформ, четыреххлористый углерод.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя для экстракции применяют ароматические углеводороды.